(57)【要約】  電池特性に優れた太陽電池及びその製造方法を提供する。  ｎ型シリコン層と、ｐ型シリコン層との間に、微結晶シリコン膜からなるｉ型シリコン層が設けられ、基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層が非晶質シリコン膜で構成された光電変換素子を少なくとも１層以上有する太陽電池の製造方法において、光電変換素子は、シラン含有ガスと水素ガスとの混合ガスを、チャンバー内に導入してプラズマＣＶＤ法により形成し、基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層と、ｉ型シリコン層との間に、基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層に接触した部分の結晶化率が、ｉ型シリコン層よりも低く、かつ、ｉ型シリコン層側に向かって段階的または連続的に結晶化率が高くなってｉ型シリコン層に連続している微結晶シリコン膜からなるシード層を形成して太陽電池を製造する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型シリコン層と、ｐ型シリコン層との間に、微結晶シリコン膜からなるｉ型シリコン層が設けられた光電変換素子を少なくとも１層以上有する太陽電池において、
前記光電変換素子は、基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層が非晶質シリコン膜で構成され、
基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層と、前記ｉ型シリコン層との間に、基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層に接触した部分の結晶化率が、前記ｉ型シリコン層よりも低く、かつ、ｉ型シリコン層側に向かって連続的に又は２段階以上の段階的に結晶化率が高くなって前記ｉ型シリコン層に連続している微結晶シリコン膜からなるシード層が設けられていることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記シード層は、結晶化率の異なる２層以上の微結晶シリコン膜で構成されている、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記シード層は、ｉ型シリコン層とシード層とをそれぞれ同一基板上に形成した場合に、ｉ型シリコン層よりも結晶化率の高い微結晶シリコンが製膜可能な製膜条件で形成されてなるものである、請求項１又は２に記載の太陽電池。
【請求項４】
ｎ型シリコン層と、ｐ型シリコン層との間に、微結晶シリコン膜からなるｉ型シリコン層が設けられ、基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層が非晶質シリコン膜で構成された光電変換素子を少なくとも１層以上有する太陽電池の製造方法において、
前記光電変換素子は、シラン含有ガスと水素ガスとの混合ガスを、チャンバー内に導入してプラズマＣＶＤ法により形成し、
基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層と、前記ｉ型シリコン層との間に、基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層に接触した部分の結晶化率が、前記ｉ型シリコン層よりも低く、かつ、ｉ型シリコン層側に向かって連続的に又は２段階以上の段階的に結晶化率が高くなって前記ｉ型シリコン層に連続している微結晶シリコン膜からなるシード層を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記シード層は、チャンバー内の圧力、印加電力及び電極間距離を一定にした状態で、前記混合ガス中のシラン含有ガス濃度を、前記ｉ型シリコン層の形成時よりも低い条件で製膜を開始し、前記混合ガス中のシラン含有ガス濃度を連続的に又は２段階以上の段階的に増加させて、最終的にｉ型シリコン層の形成時のシラン含有ガス濃度まで増加させる、請求項４に記載の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｎ型シリコン層と、ｐ型シリコン層との間に、微結晶シリコン膜からなるｉ型シリコン層が設けられた光電変換素子を少なくとも１層以上有する太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、光エネルギーを電力に変換する発電装置である。太陽電池には、ガラスなどの透光性絶縁基板上に透明電極が形成され、その上にｐ型シリコン層、ｉ型シリコン層、ｎ型シリコン層の順に積層された光電変換素子が形成され、更にその上に金属薄膜の裏面電極が積層されてなる構造を有するものがある。また、別の種類としては、ポリイミドフィルム等の絶縁性プラスチックフィルム基板上に裏面電極が形成され、その上にｎ型シリコン層、ｉ型シリコン層、ｐ型シリコン層の順に積層された光電変換素子が形成され、更にその上に透明電極が積層されてなる構造を有するものがある。【０００３】
これらの太陽電池の光電変換素子を構成する材料として、従来よりアモルファスシリコンが主流であった。近年では微結晶シリコンが使用されつつある。微結晶シリコンを用いた光電変換素子（以下、微結晶シリコン系光電変換素子という）は、アモルファスシリコンを用いた光電変換素子（以下、アモルファスシリコン系光電変換素子という）に比べて長波長光に対する感度が高く、アモルファスシリコン系光電変換素子では吸収できない長波長光を発電に利用できる。例えば、光入射側から、アモルファスシリコン系光電変換素子、微結晶シリコン系光電変換素子の順に積層して多接合型構造とすることで、発電効率がより向上することが知られている。【０００４】
また、微結晶シリコン系光電変換素子を用いた太陽電池においては、ｉ型シリコン層を微結晶シリコン膜で形成し、ｎ型シリコン層及び／又はｐ型シリコン層をアモルファスシリコン膜で形成することで、生成されたキャリアの収集能力が改善され、電池特性が向上することが知られている。【０００５】
ところで、微結晶シリコン膜やアモルファスシリコン膜は、ＣＶＤ法で製膜することができるので生産性に優れるものの、微結晶シリコン膜は、アモルファスシリコン膜上に製膜し難かった。このため、アモルファスシリコン膜上に微結晶シリコン膜を製膜する初期の段階では、微結晶シリコンが得られずアモルファスシリコンになり易かった。その結果、微結晶シリコン膜とアモルファスシリコン膜との界面における膜品質が悪化して、電池特性が損なわれやすいという問題があった。【０００６】
下記特許文献１には、ｐ型シリコン層上に、微結晶シリコン膜からなるｉ型シリコン層を形成するにあたり、接合界面における膜品質を向上させるため、ｐ型シリコン層上に、ｉ型シリコン層を製膜する原料ガスよりもシラン含有ガス濃度の低い原料ガスを用いてシード層を形成した後、該シード層上に微結晶シリコン膜からなるｉ型シリコン層を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００９−５４２００８号公報（段落番号００３６参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に開示された方法で得られる太陽電池では、電池特性の改善は十分ではなかった。【０００９】
したがって、本発明の目的は、電池特性に優れた太陽電池及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の太陽電池は、ｎ型シリコン層と、ｐ型シリコン層との間に、微結晶シリコン膜からなるｉ型シリコン層が設けられた光電変換素子を少なくとも１層以上有する太陽電池において、
前記光電変換素子は、基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層が非晶質シリコン膜で構成され、
基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層と、前記ｉ型シリコン層との間に、基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層に接触した部分の結晶化率が、前記ｉ型シリコン層よりも低く、かつ、ｉ型シリコン層側に向かって連続的に又は２段階以上の段階的に結晶化率が高くなって前記ｉ型シリコン層に連続している微結晶シリコン膜からなるシード層が設けられていることを特徴とする。【００１１】
前記シード層は、結晶化率の異なる２層以上の微結晶シリコン膜で構成されていることが好ましい。【００１２】
前記シード層は、ｉ型シリコン層とシード層とをそれぞれ同一基板上に形成した場合に、ｉ型シリコン層よりも結晶化率の高い微結晶シリコンが製膜可能な製膜条件で形成されてなるものであることが好ましい。【００１３】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、ｎ型シリコン層と、ｐ型シリコン層との間に、微結晶シリコン膜からなるｉ型シリコン層が設けられ、基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層が非晶質シリコン膜で構成された光電変換素子を少なくとも１層以上有する太陽電池の製造方法において、
前記光電変換素子は、シラン含有ガスと水素ガスとの混合ガスを、チャンバー内に導入してプラズマＣＶＤ法により形成し、
基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層と、前記ｉ型シリコン層との間に、基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層に接触した部分の結晶化率が、前記ｉ型シリコン層よりも低く、かつ、ｉ型シリコン層側に向かって連続的に又は２段階以上の段階的に結晶化率が高くなって前記ｉ型シリコン層に連続している微結晶シリコン膜からなるシード層を形成することを特徴とする。【００１４】
前記シード層は、チャンバー内の圧力、印加電力及び電極間距離を一定にした状態で、前記混合ガス中のシラン含有ガス濃度を、前記ｉ型シリコン層の形成時よりも低い条件で製膜を開始し、前記混合ガス中のシラン含有ガス濃度を連続的に又は２段階以上の段階的に増加させて、最終的にｉ型シリコン層の形成時のシラン含有ガス濃度まで増加させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層と、微結晶シリコン膜からなるｉ型シリコン層との間に、基板側に位置するｎ型シリコン層又はｐ型シリコン層に接触した部分の結晶化率が、ｉ型シリコン層よりも低く、かつ、ｉ型シリコン層側に向かって連続的に又は２段階以上の段階的に結晶化率が高くなってｉ型シリコン層に連続している微結晶シリコン膜からなるシード層を設けたことにより、微結晶シリコン膜の製膜性が改善されて、膜品質の良好な微結晶シリコン膜からなるｉ型シリコン層を製膜できる。【００１６】
このため、ｐ型シリコン層及びｎ型シリコン層と、ｉ型シリコン層との電気的接合が良好で、太陽電池の電池特性をより向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の太陽電池の概略図である。
【図２】本発明の太陽電池の製造に用いるプラズマＣＶＤ装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の太陽電池について、図１に示す太陽電池を例に挙げて説明する。
【００１９】
図１に示す太陽電池は、基板１上に裏面電極２が形成され、該裏面電極２上に、ｎ型シリコン層３、シード層４、ｉ型シリコン層５、ｐ型シリコン層６の順に積層したｎｉｐ型光電変換素子７が形成されている。そして、この光電変換素子７の表面に透明電極８が形成されている。
【００２０】
基板１としては、特に限定されない。例えば、ポリイミドフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、アクリルフィルム、アラミドフィルム等の絶縁性プラスチックフィルム基板、ガラス基板、ステンレス基板などを用いることができる。なお、この基板１が光入射側に配される場合には、光透過性の材料で構成すべきことはいうまでもない。
【００２１】
裏面電極２を構成する材料としては、特に限定はなく、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ等の金属あるいはこれらの合金が挙げられる。
【００２２】
ｎ型シリコン層３は、アモルファスシリコン薄膜で構成される。ｎ型シリコン層３をアモルファスシリコン薄膜で構成することにより、逆方向拡散電流が低減し、生成されたキャリアの収集能力が改善され、電池特性が向上する。
【００２３】
ｎ型シリコン層３の膜厚は、５〜６０ｎｍが好ましく、２０〜４０ｎｍがより好ましい。５ｎｍ未満であると内部電界が不十分となる場合がある。６０ｎｍを超えるとｎ型シリコン層での光の吸収が特性に大きな影響を与える場合がある。
【００２４】
シード層４は、複数層（この実施形態では３層）の微結晶シリコン膜が積層して構成される。
【００２５】
ｎ型シリコン層３に接して配置される微結晶シリコン膜４ａの結晶化率は、下地のｎ型シリコン層３がアモルファスシリコンであるため、ｎ型シリコン層３の影響を受けてｉ型シリコン層５の結晶化率よりも低くなっている。そして、微結晶シリコン膜４ａ、４ｂ，４ｃの順に結晶化率が高くなっている。すなわち、シード層４を構成する微結晶シリコン膜の結晶化率は、ｎ型シリコン層３側からｉ型シリコン層５側に向かって段階的に高くなって、最終的にｉ型シリコン層５に連続している。
【００２６】
なお、この実施形態では、シード層４は、結晶化率の異なる３層の微結晶シリコン膜で構成されているが、２層以上であればよい。シード層４を、結晶化率の異なる２層以上の微結晶シリコン膜で構成することで、シード層４上に形成されるｉ型シリコン層５の膜品質が良好となり、ｎ型シリコン層３とｉ型シリコン層５との電気的接合が向上する。また、微結晶シリコン膜が、ｎ型シリコン層３側からｉ型シリコン層５側に向かって結晶化率が連続的に高くされた勾配を持つものであれば、シード層４を構成する微結晶シリコン膜が１層のみであっても、同様の効果が得られる。なお、本発明における微結晶シリコン膜の結晶化率とは、アモルファスシリコン薄膜からなるｎ型シリコン層上に、数１０ｎｍ程度製膜したサンプルをラマン散乱分光法により測定した際に得られる、５２０ｃｍ−１のピーク高さ（ｈ５２０）と、４８０ｃｍ−１のピーク高さ（ｈ４８０）との比（ｈ５２０／ｈ４８０）を意味する。
【００２７】
シード層４は、ｉ型シリコン層５よりも微結晶の微結晶シリコン膜で構成されていることが好ましく、ｎ型シリコン層３側からｉ型シリコン層５側に向かって微結晶シリコンの粒径が段階的に大きくなって、最終的にｉ型シリコン層５に連続していることがより好ましい。
【００２８】
シード層４は、ｉ型シリコン層５とシード層４とをそれぞれ同一基板上に形成した場合に、ｉ型シリコン層５よりも結晶化率の高い微結晶シリコンが製膜可能な製膜条件で形成されてなるものであることが好ましい。
【００２９】
ｉ型シリコン層５の下地は、微結晶シリコン薄膜で構成されたシード層４であるため、微結晶シリコンになり易い。一方、シード層４の下地は、アモルファスシリコン薄膜で構成されたｎ型シリコン層３であるため、下地のｎ型シリコン層３の影響を受けてアモルファスシリコンになり易い。このため、ｉ型シリコン層５よりも結晶化率の高い微結晶シリコンが製膜可能な製膜条件でシード層４を形成することで、ｎ型シリコン層３上に、微結晶シリコン薄膜からなるシード層４を形成できる。更には、シード層をより薄膜にでき、ｎ型シリコン層３と、ｉ型シリコン層５との電気的接合をより良好にできる。
【００３０】
シード層４の膜厚は、１０〜１２０ｎｍであることが好ましい。
【００３１】
ｉ型シリコン層５は、不純物濃度が１×１０１９原子/ｃｍ３以下の微結晶シリコン膜で構成されている。ｉ型シリコン層５の不純物濃度が１×１０１９原子/ｃｍ３以下であれば、電子や正孔のキャリア移動度が良好である。
【００３２】
ｉ型シリコン層５の膜厚は、１０００〜２５００ｎｍが好ましい。
【００３３】
ｐ型シリコン層６を構成する材料は、ホウ素などのｐ型不純物を含むアモルファスシリコン薄膜又は微結晶シリコン膜で構成され、アモルファスシリコン薄膜が好ましい。ｐ型シリコン層６をアモルファスシリコン薄膜で構成することにより電池特性が向上する。
【００３４】
ｐ型シリコン層６の膜厚は、５〜２０ｎｍが好ましく、５〜１５ｎｍがより好ましい。５ｎｍ未満であると内部電界が不十分となる場合があり、２０ｎｍを超えるとｐ型シリコン層での光の吸収が特性に大きな影響を与えるため好ましくない。
【００３５】
透明電極８は、ＩＴＯ（酸化インジウム＋酸化スズ）、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＩＺＯ（酸化インジウム＋酸化亜鉛）などの透明導電性酸化物で構成されている。
【００３６】
次に、本発明の太陽電池の製造方法について説明する。
【００３７】
まず、基板１上に、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ等の金属あるいはこれらの合金を、スパッタリング法、真空蒸着法、スプレー製膜法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、めっき法など従来公知の方法により製膜して裏面電極２を形成する。
【００３８】
次に、このようにして裏面電極２を形成した基板を、プラズマＣＶＤ装置に導入し、装置内にシラン含有ガスと水素ガスとを含む原料ガスを導入して、プラズマＣＶＤ法により光電変換素子を構成する各半導体層の製膜を行う。原料ガスに用いるシラン含有ガスとしては、シラン原子を含む化合物からなるものであればよい。例えば、モノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、四フッ化シリコン（ＳｉＦ４）、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ４）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）などが一例として挙げられる。
【００３９】
図２に、本発明の太陽電池の製造方法で使用することができるプラズマＣＶＤ装置の一例を表す概略図を示す。このプラズマＣＶＤ装置は、２つの平行平板電極であるカソード電極３２とアノード電極３１とが互いに間隔（電極間距離）を置いて対向して設置されている。アノード電極３１は、基板１を加熱するための加熱機構（図示しない）を有し、カソード電極３２には、コンデンサを介して高周波電源（図示しない）が接続されている。そして、原料ガスＧが、マスフローコントローラ（図示しない）によって流量が制御されて原料ガス導入口３３を通してカソード電極３２側から基板１に向けてシャワー状に供給され、反応後のガスは、反応ガス排出口３４を通して室外に排気されるように構成されている。
【００４０】
このようなプラズマＣＶＤ装置を用いて、ｎ型シリコン層３、シード層４、ｉ型シリコン層５、ｐ型シリコン層６の順に積層してｎｉｐ型光電変換素子７を形成する。
【００４１】
すなわち、まずｎ型シリコン層を形成するプラズマＣＶＤ装置内に、裏面電極２を形成した基板を導入する。次に、装置内圧力、基板温度、印加電圧、電極間距離を所定の値に調整した後、原料ガスを、原料ガス導入口３３からプラズマＣＶＤ装置内に所定の流量で導入して原料ガスのプラズマを発生させて、裏面電極２上にｎ型シリコン層３を構成するアモルファスシリコン膜を製膜する。ｎ型シリコン層３は、従来公知の製膜条件で製膜できる。
【００４２】
このようにして、裏面電極２上にｎ型シリコン層３を形成した後、シード層４及びｉ型シリコン層５の形成を行うが、本発明では、シード層４とｉ型シリコン層５とを、一つのプラズマＣＶＤ装置内で連続して製膜する。まず、プラズマＣＶＤ装置内の圧力、基板温度、印加電圧、電極間距離を所定の値に調整した後、これらの値を一定にした状態で、原料ガス中のシラン含有ガス濃度がｉ型シリコン層５の形成に用いる原料ガスよりも低い条件で製膜を開始する。すなわち、シード層４を、ｉ型シリコン層５とシード層４とをそれぞれ同一基板上に形成した場合に、ｉ型シリコン層５よりも結晶化率の高い微結晶シリコンが製膜可能な製膜条件で形成する。そして、原料ガス中のシラン含有ガス濃度を連続的に又は２段階以上の段階的に増加させて、最終的にｉ型シリコン層の形成時のシラン含有ガス濃度まで増加させて、ｉ型シリコン層５を続けて形成する。具体的には、流量比でシランガス：水素ガス＝１：４００〜８００の割合で含む原料ガスを用いてシード層４を構成する微結晶シリコン膜の製膜を開始し、原料ガス中のシラン含有ガス濃度を連続的または２段階以上の段階的に増加させて、最終的に、流量比でシランガス：水素ガス＝１：１００〜２００の割合に調整して、ｉ型シリコン層５の形成を続けて行う。原料ガス中のシラン含有ガス濃度を段階的に変化させる場合は、３段階以上とすることが好ましい。
【００４３】
具体的な一例を挙げて説明すると、微結晶シリコン膜４ａを、流量比でシランガス：水素ガス＝１：４００〜８００の割合で含有する原料ガスを用いて製膜し、微結晶シリコン膜４ｂを、流量比でシランガス：水素ガス＝１：２００〜４００の割合で含有する原料ガスを用いて製膜し、微結晶シリコン膜４ｃを、流量比でシランガス：水素ガス＝１：１００〜２００の割合で含有する原料ガスを用いて製膜し、ｉ型シリコン層５を構成する微結晶シリコン膜を、流量比でシランガス：水素ガス＝１：５０〜１００の割合で含有する原料ガスを用いて製膜する。
【００４４】
装置内圧力、印加電力及び電極間距離を一定にした状態で、原料ガス中のシラン含有ガス濃度を、ｉ型シリコン層５の形成時よりも低い条件で微結晶シリコン膜の製膜を開始することで、微結晶シリコンが生成され易い条件で微結晶シリコン膜の製膜が行われるので、平均粒径の小さい微結晶シリコンが生成され易くなるものの、アモルファスシリコン膜上であっても、製膜初期の段階でアモルファスシリコンが生成されにくくなり、アモルファスシリコン膜直上から微結晶シリコン膜を製膜できる。そして、原料ガス中のシラン含有ガス濃度を、連続的または段階的に増加させてシード層４を形成することで、結晶化率がｉ型シリコン層５側に向かって段階的または連続的に結晶化率が高くなり、最終的にｉ型シリコン層５を構成する微結晶シリコン膜に連続するので、接合界面における膜品質が良好で、更には、ｉ型シリコン層６を構成する微結晶シリコン膜の膜品質が良好である。
【００４５】
このようにして、シード層４及びｉ型シリコン層５を形成した基板を、ｐ型シリコン層６を形成するプラズマＣＶＤ装置内に導入する。そして、装置内圧力、基板温度、印加電圧、電極間距離を所定の値に調整した後、原料ガスを、原料ガス導入口３３からプラズマＣＶＤ装置内に所定の流量で導入して、原料ガスのプラズマを発生させてｐ型シリコン層６を形成する。ｐ型シリコン層６は、従来公知の製膜条件で製膜できる。
【００４６】
そして、ｐ型シリコン層６上に、ＩＴＯ（酸化インジウム＋酸化スズ）、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＩＺＯ（酸化インジウム＋酸化亜鉛）などの透明導電性酸化物を、スパッタリング法、真空蒸着法、スプレー製膜法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、めっき法など従来公知の方法により製膜して透明電極８を形成することで、本発明の太陽電池を製造できる。
【００４７】
このようにして得られる本発明の太陽電池は、アモルファスシリコン膜からなるｎ型シリコン層３上に、膜品質の良好な微結晶シリコン膜からなるシード層４が形成され、更にその上にｉ型シリコン層５が形成されているので、ｎ型シリコン層３と、ｉ型シリコン層５との電気的接合が良好であり、電池特性に優れている。
【００４８】
なお、この実施形態では、ｎ型シリコン層３の形成、シード層４及びｉ型シリコン層５の形成、ｐ型シリコン層６の形成は、それぞれ個別のプラズマＣＶＤ装置に導入して行うことにしたが、同一のプラズマＣＶＤ装置にて、装置内に供給する原料ガスをそれぞれの半導体薄膜固有の原料ガスを用いて行ってもよい。ただし、同一のプラズマＣＶＤ装置を用いて、各層の形成を行う場合、原料ガスのコンタミ等が生じて膜品質が低下したり、装置内の洗浄が必要となるので、生産性が損なわれることがある。
【００４９】
また、この実施形態の太陽電池は、アモルファスシリコン膜からなるｎ型シリコン層上に、シード層、ｉ型シリコン層、ｐ型シリコン層の順に積層したｎｉｐ型光電変換素子を備えてなるものであるが、アモルファスシリコン膜からなるｐ型シリコン層上に、シード層、ｉ型シリコン層、ｎ型シリコン層の順に積層したｐｉｎ型光電変換素子を備えてなるものであってもよい。
【００５０】
また、この実施形態の太陽電池は、光電変換素子を１層備えた単層構造をなしているが、２層以上積層させて多接合型構造としてもよい。
【実施例】
【００５１】
（実施例１）
Ａｇ／ＺｎＯ電極膜からなる裏面電極２を製膜した基板１を、容量結合型プラズマＣＶＤ装置に導入し、製膜圧力０．６Ｔｏｒｒ、基板温度３００℃、高周波電源の周波数１３．５６ＭＨｚ、印加電力５Ｗとし、原料ガスとして、ＳｉＨ４を６ｓｃｃｍ、ＰＨ３ガスを６０ｓｃｃｍの流量で供給してアモルファスシリコン膜を３０ｎｍ製膜し、ｎ型シリコン層３を形成した。なお、流量の単位ｓｃｃｍは、ｓｔａｎｄａｒｄ  ｃｃ／ｍｉｎ（標準状態換算の流量ｃｍ３／ｍｉｎ）を意味する。【００５２】
次に、製膜圧力１２Ｔｏｒｒ、基板温度１８０℃、高周波電源の周波数４０．５６ＭＨｚ、印加電力２００Ｗとし、原料ガスとして、ＳｉＨ４を３ｓｃｃｍ、Ｈ２を１７００ｓｃｃｍの流量で供給し、微結晶シリコン膜４ａを１０ｎｍ製膜した。次に、ＳｉＨ４の供給流量のみを６ｓｃｃｍに変更した以外は微結晶シリコン膜４ａの製膜と同様の条件で微結晶シリコン膜４ｂを２０ｎｍ製膜した。次に、ＳｉＨ４の供給流量のみを１２．５ｓｃｃｍに変更した以外は微結晶シリコン膜４ａの製膜と同様の条件で微結晶シリコン膜４ｃを４０ｎｍ製膜した。このようにして、微結晶シリコン膜４ａ、４ｂ，４ｃが積層されたシード層４を形成した。そして、ＳｉＨ４の供給流量のみを２５ｓｃｃｍに変更した以外は、微結晶シリコン膜４ａの製膜と同様の条件で微結晶シリコン膜を２００ｎｍ製膜し、ｉ型シリコン層５を形成した。【００５３】
次に、製膜圧力０．９Ｔｏｒｒ、基板温度１６０℃、高周波電源の周波数１３．５６ＭＨｚ、印加電力５Ｗとし、原料ガスとして、ＳｉＨ４を５ｓｃｃｍ、Ｈ２を４００ｓｃｃｍ、ジボランガスを５５ｓｃｃｍの流量で供給して微結晶シリコン膜を２０ｎｍ製膜し、ｐ型シリコン層６を形成した。【００５４】
そして、ＩＴＯ透明電極膜、Ａｇの櫛状電極を順次形成して太陽電池を製造した。【００５５】
（比較例１）
実施例１において、ｎ型シリコン層３を、製膜圧力０．６Ｔｏｒｒ、基板温度１８０℃、高周波電源の周波数１３．５６ＭＨｚ、印加電力４０Ｗとし、原料ガスとして、ＳｉＨ４を４ｓｃｃｍ、Ｈ２を５００ｓｃｃｍ、ホスフィンガスを５５ｓｃｃｍの流量で供給して微結晶シリコン膜を３０ｎｍ製膜し、ｎ型シリコン層３を形成した。【００５６】
次いで、製膜圧力１２Ｔｏｒｒ、基板温度１８０℃、高周波電源の周波数４０．５６ＭＨｚ、印加電力２００Ｗとし、原料ガスとして、ＳｉＨ４を２５ｓｃｃｍ、Ｈ２を１７００ｓｃｃｍの流量で供給し、微結晶シリコン膜を２００ｎｍ製膜してｉ型シリコン層５を形成した。【００５７】
そして、以下実施例１と同様にして比較例１の太陽電池を製造した。【００５８】
（比較例２）
実施例１において、ｎ型シリコン層３上にシード層４を設けずに直接ｉ型シリコン層５を形成した以外は実施例１と同様にして太陽電池を製造した。【００５９】
（比較例３）
実施例１において、シード層４を、製膜圧力１２Ｔｏｒｒ、基板温度１８０℃、高周波電源の周波数４０．５６ＭＨｚ、印加電力２００Ｗとし、原料ガスとして、ＳｉＨ４を５ｓｃｃｍ、Ｈ２を１７００ｓｃｃｍの流量で供給して微結晶シリコン膜を５０ｎｍ製膜してシード層４を形成した以外は、実施例１と同様にして太陽電池を製造した。【００６０】
実施例１及び比較例１〜３の太陽電池の開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｊｓｃ）、曲線因子（ＦＦ）、変換効率（Ｅｆｆ）を求めた。結果を表１にまとめて記す。【００６１】
【表１】
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【００６２】
上記結果より、シード層４を２層以上設けた実施例１の太陽電池は、変換効率が最も高く、電池特性に優れたものであった。
【符合の説明】
【００６３】
１：基板
２：裏面電極
３：ｎ型シリコン層
４：シード層
５：ｉ型シリコン層
６：ｐ型シリコン層
７：光電変換素子
８：透明電極
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年9月7日(2012.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
装置内圧力、印加電力及び電極間距離を一定にした状態で、原料ガス中のシラン含有ガス濃度を、ｉ型シリコン層５の形成時よりも低い条件で微結晶シリコン膜の製膜を開始することで、微結晶シリコンが生成され易い条件で微結晶シリコン膜の製膜が行われるので、平均粒径の小さい微結晶シリコンが生成され易くなるものの、アモルファスシリコン膜上であっても、製膜初期の段階でアモルファスシリコンが生成されにくくなり、アモルファスシリコン膜直上から微結晶シリコン膜を製膜できる。そして、原料ガス中のシラン含有ガス濃度を、連続的または段階的に増加させてシード層４を形成することで、結晶化率がｉ型シリコン層５側に向かって段階的または連続的に結晶化率が高くなり、最終的にｉ型シリコン層５を構成する微結晶シリコン膜に連続するので、接合界面における膜品質が良好で、更には、ｉ型シリコン層５を構成する微結晶シリコン膜の膜品質が良好である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
（比較例１）
Ａｇ／ＺｎＯ電極膜からなる裏面電極２を製膜した基板１を、容量結合型プラズマＣＶＤ装置に導入し、製膜圧力０．６Ｔｏｒｒ、基板温度１８０℃、高周波電源の周波数１３．５６ＭＨｚ、印加電力４０Ｗとし、原料ガスとして、ＳｉＨ４を４ｓｃｃｍ、Ｈ２を５００ｓｃｃｍ、ホスフィンガスを５５ｓｃｃｍの流量で供給して微結晶シリコン膜を３０ｎｍ製膜し、ｎ型シリコン層３を形成した。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
（比較例２）
ｎ型シリコン層３上にシード層４を設けずに直接ｉ型シリコン層５を形成した以外は実施例１と同様にして太陽電池を製造した。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
（比較例３）
製膜圧力１２Ｔｏｒｒ、基板温度１８０℃、高周波電源の周波数４０．５６ＭＨｚ、印加電力２００Ｗとし、原料ガスとして、ＳｉＨ４を５ｓｃｃｍ、Ｈ２を１７００ｓｃｃｍの流量で供給して微結晶シリコン膜を５０ｎｍ製膜してシード層４を形成した以外は、実施例１と同様にして太陽電池を製造した。
【国際調査報告】
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